CN108213543B - 一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统 - Google Patents

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万运成
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Abstract

本发明属于板材设备自动控制系统技术领域，具体涉及一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，包括硬件系统、软件系统和间隙机构，硬件系统包括伺服电机、丝杠、显示器、VGA电缆、机箱、处理器、运动板卡、PCI总线、EtherCAT总线和伺服驱动器，伺服电机通过伺服驱动器驱动，显示器通过VGA电缆连接处理器，伺服驱动器通过EtherCAT总线连接运动板卡，运动板卡通过PCI总线连接处理器,间隙机构包括丝杠、下刀片和上刀片，伺服电机旋转驱动丝杆带动下刀片相对上刀片移动，本发明有效解决现有技术中人工调节所带来的间隙值不易确定、操作繁琐及无法补偿剪切过程中因挠度变形所带来的误差等一系列问题，保证板材剪切后高精度的直线度和平行度。

Description

一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统
技术领域
本发明属于板材设备自动控制系统技术领域，具体涉及一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统。
背景技术
剪板机是用一个上刀片相对另一下刀片作往复直线运动剪切板材的机器，可对各种材料、各种厚度的板材施加剪切力，使板材按照所需要的尺寸断裂分离。
随着国内用户需求的不断提高，特别是宽尺寸、大厚度、高强度复合材料的加工行业对剪切后板材的直线度和平行度提出了新的要求。影响板材直线度和平行度的主要参数就是剪板机的间隙精度，剪板机的间隙就是上刀片和下刀片的相对位移，在整个工作台范围内，间隙分布的越均匀，剪切过程中间隙的变化量越小，剪切后板材的直线度和平行度就越高。
目前在宽台面剪板机上使用的间隙机构是上调式偏心轮调节上刀片，通过在上刀片两端布置两个上调式偏心轮，调整偏心轮的位移从而改变上刀片和下刀片之间的相对位移。在实际使用过程中，间隙分布的是否均匀主要依靠人工手动测量，操作人员需要较高的工作经验和非常熟练的操作能力，在加上要依靠人工调整来保证整个工作台内间隙保持一致，操作比较繁琐，费时费力，很难达到最好的效果。该机构的另一不足是在剪切时随着剪切力的增大上刀片会产生挠度变形，这种挠度变形会导致剪切过程中间隙产生非线性误差，从而影响剪切后板材的直线度和平行度，现有的解决方案不能直接补偿这种挠度变形，只能是增加整体重量从而强化刚度和强度，但这种方案会增加制造成本，同时因重量增加会带来诸如冲击、震动、异响等其它新的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明提供一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，包括硬件系统、软件系统和间隙机构，所述硬件系统包括伺服电机、丝杠、显示器、VGA电缆、机箱、处理器、运动板卡、PCI总线、EtherCAT总线和伺服驱动器，所述伺服电机通过伺服驱动器驱动，显示器通过VGA电缆连接处理器，伺服驱动器通过EtherCAT总线连接运动板卡，运动板卡通过PCI总线连接处理器,所述的间隙机构包括丝杠、下刀片和上刀片，伺服电机通过丝杠和下刀片以及上刀片固定连接，伺服电机旋转驱动丝杆带动下刀片相对上刀片移动；所述软件系统包括显示器内的人机交互页面、处理器的逻辑编程和工艺参数配置，处理器根据设定间隙值和检测出的挠度变形量及其它的机器参数综合自动计算各点间隙机构的间隙值，处理器根据间隙值的计算结果通过PCI总线将程序指令传送至运动板卡，运动板卡根据程序指令转换成相对应的位移命令并通过EtherCAT总线传送至各点的伺服驱动器，伺服驱动器根据位移命令控制各点的伺服电机驱动间隙机构到达计算的间隙值。
进一步的，处理器为微处理器。
进一步的，运动板卡为EtherCAT总线型运动控制卡。
进一步的，伺服驱动器为ProNet-08AEAEC型伺服驱动器。
进一步的，显示器为FPM-5151G型显示器。
进一步的，伺服电机为挠度补偿EMJ-08AFB24伺服电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了通过检测剪板机剪切过程中的挠度变形量，根据挠度变形量和设定间隙值以及其它的机器参数自动计算，控制系统根据计算结果控制伺服电机驱动间隙机构产生对应的间隙值，通过各点间隙机构不同的间隙值补偿剪切过程中因挠度变形所带来的误差问题，从而保证了工件剪切后高精度的直线度和平行度，有效解决现有技术中人工调节所带来的间隙值不易确定、操作繁琐及无法补偿剪切过程中因挠度变形所带来的误差等一系列问题，同时将上调式偏心轮调节上刀片间隙机构变为下调式多点间隙机构，变人工手动调节为自动调节，保证了间隙值的一致性和精确性，进而保证板材剪切后高精度的直线度和平行度。
附图说明
图1为本发明的间隙机构布置示意图；
图2为图1中的系统结构示意图；
图3为图1中的程序控制流程框图。
图中：1.伺服电机、2.丝杠、3.下刀片、4.上刀片、5.显示器、6.VGA电缆、
7.机箱、8.处理器、9.运动板卡、10.PCI总线、11.EtherCAT总线、12.伺服驱动器、13.设定间隙值、14.一级比较器、15.一级PID程序块、16.计算程序块、17.挠度变形量存储块、18.一级闭环控制、19.挠度变形量、20.二级比较器、21.A/D转换程序块、22.伺服电机编码器、23.二级闭环控制、24.二级PID程序块、25.位移命令程序块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1是间隙机构布置示意图，伺服电机1通过丝杠2和下刀片3连接，上刀片4固定。工作时伺服电机1旋转，通过丝杆2带动下刀片3相对上刀片4移动，下刀片3相对移动使得下刀片3和上刀片4的相对位移发生变化，这个位移变化就是间隙机构的间隙值，通过各点间隙机构不同的间隙值补偿掉剪切过程中因挠度变形带来的误差问题。在上述运动过程中，间隙机构的间隙值由伺服电机1的旋转圈数决定，同时间隙机构实际的间隙值由伺服电机编码器21检测获得。
图2是系统结构示意图，处理器8和运动板卡9通过PCI总线10交换信息，共同安装在机箱7内，伺服驱动器12通过EtherCAT总线11和运动板卡9连接，伺服电机1通过伺服驱动器12驱动，显示器5通过VGA电缆6和处理器8交换信息，用来实现设备参数设定、状态显示及故障报警等人机对话，这样就构成了本发明的硬件系统。硬件系统中以处理器8为中央处理器，操作人员在显示器5内输入设定间隙值13、挠度变形量和其它机器参数。在实际工作过程中，首先检测剪板机在剪切过程中产生的挠度变形量19，检测出的挠度变形量19由操作人员输入在显示器5内的相关页面中，通过VGA电缆6传送给处理器8，处理器8根据显示器5内输入的设定间隙值13、挠度变形量19及其它机器参数综合自动计算各点间隙机构的间隙值，处理器8根据间隙值的计算结果通过PCI总线发送给运动板卡9程序指令，运动板卡9根据程序指令通过EtherCAT总线11发送给各伺服驱动器12不同的位移命令，伺服驱动器12根据各自接收到的位移命令控制各伺服电机1旋转不同的圈数，通过伺服电机1的旋转圈数使各点间隙机构产生对应的间隙值，同时由伺服电机编码器22检测伺服电机1旋转的实际圈数，从而保证各点间隙机构的实际间隙值和计算出的间隙值保持一致。
图3是程序控制流程框图。处理器8根据显示器5内输入的数据计算出设定间隙值13，设定间隙值13和检测出的挠度变形量19通过挠度变形量存储块17的转换结果在一级比较器14中进行比较，比较结果通过一级PID程序块15处理后传递给计算程序块16，计算程序块16的计算结果和伺服电机编码器22通过A/D转换程序块21的转换结果在二级比较器20中再次比较，比较的结果通过二级PID程序块24处理后传递给位移命令程序块25，位移命令程序块25将命令通过EtherCAT总线11发送给各伺服驱动器12。在实际工作过程中，为了保证各点间隙机构的间隙值能实时精准的补偿剪切过程中因挠度变形所带来的误差，如图3所示，程序内采用了一级闭环控制18和二级闭环控制23的双闭环控制模式，提升了整个控制系统的控制精度和实时性，从而保证了在剪切过程中能实时精准的补偿因机器挠度变形所带来的误差问题。

Claims (6)

1.一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，包括硬件系统、软件系统和间隙机构，其特征在于，所述的硬件系统包括伺服电机（1）、显示器（5）、VGA电缆（6）、机箱（7）、处理器（8）、运动板卡（9）、PCI总线（10）、EtherCAT总线（11）和伺服驱动器（12），所述伺服电机（1）通过伺服驱动器（12）驱动，显示器（5）通过VGA电缆（6）连接处理器（8），伺服驱动器（12）通过EtherCAT总线（11）连接运动板卡（9），运动板卡（9）通过PCI总线（10）连接处理器（8）；所述的间隙机构包括丝杠（2）、下刀片（3）和上刀片（4），所述的伺服电机（1）通过丝杠（2）和下刀片（3）连接，上刀片（4）固定，伺服电机（1）旋转驱动丝杆（2）带动下刀片（3）相对上刀片（4）移动；所述软件系统包括显示器（5）内的人机交互页面、处理器（8）的逻辑编程和工艺参数配置，处理器（8）根据设定间隙值（13）和检测出的挠度变形量及其它的机器参数综合自动计算各点间隙机构的间隙值，处理器（8）根据间隙值的计算结果通过PCI总线（10）将程序指令传送至运动板卡（9），运动板卡（9）根据程序指令转换成相对应的位移命令并通过EtherCAT总线（11）传送至各点的伺服驱动器（12），伺服驱动器（12）根据位移命令控制各点的伺服电机（1）驱动间隙机构到达计算的间隙值。
2.如权利要求1所述的一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，其特征在于，所述的处理器（8）为微处理器。
3.如权利要求1所述的一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，其特征在于，所述的运动板卡（9）为EtherCAT总线型运动控制卡。
4.如权利要求1所述的一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，其特征在于，所述的伺服驱动器（12）为ProNet-08AEAEC型伺服驱动器。
5.如权利要求1所述的一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，其特征在于，所述的显示器（5）为FPM-5151G型显示器。
6.如权利要求1所述的一种宽台面剪板机下调式多点间隙控制系统，其特征在于，所述的伺服电机（1）为挠度补偿EMJ-08AFB24伺服电机。
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